微波消解_原子吸收分光光度法测定土壤中的铜锌镍铬锰铅镉_白艳丽

1、第 32卷 第 4期 2008年 12月黑 龙 江 环 境 通 报 H e ilong jiang Environmenta l JournalV o l 132N o 14D ec 12008微波消解 原子吸收分光光度法测定土壤中的铜锌镍铬锰铅镉白艳丽 王利佳 (辽宁抚顺环境监测中心站 辽宁 抚顺 113006 刘秀芝 (齐齐哈尔市环境监测中心 黑龙江 齐齐哈尔 161005摘 要 :本文阐述了用微波消 解 原子吸收分光光度法测定土 壤中的铜 锌镍铬锰铅 镉 。 通过硝 酸 -盐酸 -氢氟 酸 -高氯酸体系消解液对土壤 样品进行消解 , 选择出微波消解的最佳消解条件 。 通过对微波消解体系和

2、传 统电热板硝 酸 -氢氟酸 -高氯酸消解体系进行对比实 验 , 前者 不仅操作简便快捷赶酸时间短 , 而且准确度高 、 精密度好 , 提高了工作 效率 , 是 一种值得推广的土壤 消解方法 。关键词 :微波消解 ; 原子吸收法 ; 土壤 ; 铜 ; 锌 ; 镍 ; 铬 ; 锰 ; 铅 ; 镉 中图分类号 :X 833 文献标识码 :A 文章编号 :1674-263X (2008 04-0058-03To D etect Cu , Zn , N , i Cr , Mn , Pb and Cd in SoilW it hM icrowave D igestion -AA S BA I Yan -

3、liWANG L-i jia(Fushun Ev iro m entM on itoring Center Fushun L iaon i n g 113006 Abst ract :W e deter m i n ed Cu , Zn , N , i Cr , M n , Pb and Cd i n So il w ith m icro w ave digesti o n -AAS 1W e digested soil sa mp le w ithHNO 3-H CL -H F -HCLO4first, and c hose the best digestion conditi o n 1T

4、he d i g estion syste m w as co m pared w ith traditi o na l e lectric hot plate 1The fo r m er w as easil y operated , the ti m e of re m ov i n g aci d w as shor, t and the data . s accuracy is very good 1This m et h od could enhance the w orking effic i e ncy greatly and is w orth of pr o m o tio

5、n 1K ey w ords :M icro w ave d i g esti o n ; AAS ; So i; l Cu ; Zn; N ; i Cr ; M n; Pb ; Cd 收稿日期 :2008-10-07第一作者简介 :白艳丽 (1972-, 女 , 环境工程专业 , 本科 , 工程师 , 从事环境监测分析 13年。随着工业的发展 、 城市化进程的深入 , 我国土 壤环境污染不断加剧 , 土壤中重金属污染问题已 成为环境科学研究的重要课题 , 土壤调查和土壤 污染治理工作势在必行 。 因此 , 如何快速 、 准确的 分析出土壤中重金属含量 , 以此来判断出土壤的 污染程度尤为重要

6、 。 本文通过微波消解与传统电 热板消解实验对比 , 结果表明 , 前者具有操作简便 快捷 , 准确度高 , 精密度好的优点 。 而在实验过程 中也遇到了些问题 , 比如 :对于那些极复杂难消解 的土壤样品 , 微波消解后会出现 /假消解 0现象 , 此 时必须将样品放置电热板上再次消解方可消解完 全 。 需要注意的是 , 在微波消解后需将消解液内 残留的酸赶尽 , 否则会造成样品的空白值增高 , 直 接导致土壤样品值偏低 , 这个影响对应用石墨炉 测定铅和镉时更为突出 。11实验部分 111 主要仪器设备WX-3000plus 微波快速消解系统 , 上海屹尧 ; ZEEnit700型原子 吸

7、收 分光光 度计 , 德国 耶拿 公 司 ; 铜 、 锌 、 镍 、 铬 、 锰 、 铅 、 镉空心阴极灯 , 德国耶拿 公司 。 112 试剂铜 、 锌 、 镍 、 铬 、 锰 、 铅 、 镉标准贮备液 , 浓 度为 500m g /L。 临用前将其稀释为所需浓度 。 硝酸 、 盐 酸 、 高氯酸 、 氢氟酸 , 均为优级纯 。 磷酸二氢铵 , 优 级纯 。113 土壤样品的保存与制备 11311 土壤样品的保存将采集的土壤样品去除杂物后混匀 , 用 四分 法将样品缩分至 500g , 自然风干后装于洁净 、 干燥 的 500m l 磨口塞广口瓶中 , 密封 , 以备下一步处理之用 。 注意

8、 , 土壤样品的加工工具和容器不应使 用金属制品 , 最好选用木质和塑料制品 , 否则将带 来实验结果的误差 。11312土壤样品的制备将上述瓶中的土样混匀 , 再经两次 缩分后取 出约 100g , 研磨至全部通过 100目尼龙筛 , 备测试 用 。114样品的消解称取已过 100目尼龙筛土样 012g , 置于聚四 氟乙烯消解罐中 , 加入 410m l 硝酸 , 110m l 盐 酸 , 110m l 氢氟酸和 0150m l 高氯酸 。 加盖密封 , 放入 消解系统中 , 按表 3的工作程序进行消解 。 消解 完毕待温度降到室温后 , 将消解罐中的液体全部 转移至 50m l 聚四氟乙

9、烯烧杯中 , 用少量的去离子 水冲洗罐内罐 2-3次 , 将罐内残留的液体一并转 移至烧杯中 。 然后将烧杯放于电热板上用中温档 加热赶酸 。 当溶液蒸至尽干状态时 , 把烧杯取下 , 用少量的去离子水将溶液溶解后移入 50m l 容量 瓶中 , 加水冲洗烧杯内壁 3-4次 , 并将洗液也移入 容量瓶中 , 定容 , 已备上机使用 。 同时做全程空白 实验 。115仪器测量条件11511火焰原子吸收分光光度计测量条件 火焰原子吸收分光光度计测量最佳工作条件 见表 1。表 1火焰原子吸收分光光度计最佳工作条件 元素波长(n m 狭缝(n m 灯电流(mA乙炔流量(NL /h表 2石墨炉原子吸收分

10、光光度计最佳工作条件元素 波长(n m 狭缝(n m 灯电流(mA干燥 1干燥 2干燥 3灰 化 原子化 温度 (e 时间 (s 温度 (e 时间 (s 温度 (e 时间 (s 温度 (e 时间 (s 温度 (e 时间 (s11513微波消解系统最佳工作条件大多数微 波消解系 统中是 不允许 加高氯 酸 的 , 但是我们发现用硝酸 -盐酸 -氢氟酸消解体系对 土壤样品进行消解时 , 有些复杂样品消解不完全 。 所以 , 我们在保证仪器安全使用的情况下 , 尝试性 的加入了 少量的高氯酸 , 样品的 消解效果较 好 。 微波消解程序见表 3。表 3微波 消解程序消解步骤 时间 (m i n 压力

11、 (a t m 功率 (k w 温度 (e 1656120 2686150 36156180 482062102实验结果211两种消解方法的对比传统的消解方法是完全用电热板进行消 解 。 为了能够选择出一个最佳消解途径 , 应用电热板 硝酸 -氢氟酸 -高氯酸消解体系和上述微波消解体 系进行了对比实验 。 通过实验发现 , 在一定的压 力和温度条件下 , 土壤样品在微波消解系统中消 解效果好 , 且时间短 , 操作简便 , 准确度和精密度 高 。 表 4是两种不同消解方法的实验对比数据 。 表 4两种不同消解方法的实验对比实验 参数 压力 (at m 消解时间 (h 赶酸时间 (h 微波 消解

12、 5-201015-1电热板消解 无 12-242-3此外 , 在两种方法的对比实验中 , 微波消解优 于电热板消解 。(1 电热板消解的第一步是在样品中加入硝 酸 , 土壤和硝酸在坩埚或烧杯内混合加热发生剧 烈反应 , 混合物会在器 皿内四处飞溅 , 尽管盖 着 盖 , 如果操作人员的经验少 , 处理不得当 , 会有损失 , 导致样品值偏低 。 相比之下 , 微波消解是在密 闭罐中进行 , 不会发生液体外溅 。(2 电热板消解接触到的都是强酸 , 加热状态 下有一定的危险性 。 受热的酸形成的酸气对人的 皮肤 、 头发等部位都会造成伤害 。 微波消解尽管 也用强酸 , 但所用的酸量较少 ,

13、全部反应都是在密 闭消解罐中进行 , 人不直接接触 , 在消解结束待消 解罐冷却至室温后才打开罐体 , 安全系数较高 。 (3 电热板消解过程中的每一步都要倍加小 心 , 特别是加酸蒸至尽干时如果没有及时取下就 很容易蒸干 , 直接影响实验结果 , 尤其影响对铅和 镉的实验结果 。 微波消解除赶酸外其余步骤均在 微波消解系统中进行 , 操作人员只需要把仪器的 操作程序设定好即可 。212实验结果我们对 ESS-2(环境土壤标准样品 和 GSS -1(环境土壤标准样品 两种土壤标准样品进行 了测定 , 测定结果见表 5。表 5ESS-2和 G SS-1两种土壤标准样品测定结果 m g /kg元素

14、标土Cu Zn N i C r M n Pb由表 5可见 , 微波消解标土后的样品测定结 果均在土壤标样的保证值范围内 , 准确度较高 。3结果讨论(1 微波消解后的 /假消解 0现象 :由于微波 消解加入的酸量较少 , 一些更为复杂的样品在经 微波消解后看似消解完全了 , 但将其放置电热板 上进行赶酸时 , 会有一点固体颗粒显现出来 , 称之 为 /假消解 0。 用两种办法来处理 。 一是随着赶酸 的进行 , 初期显现的固体颗粒会和消解液中残留 的混酸再次发生反应 , 达到边赶酸边消解的效果 , 最终达到完全消解的状态 。 二是对于经过了赶酸 过程尚不能完全消解的样品 , 可以根据情况再次

15、加入 H F 进行 /飞硅 0, 但要切记加高氯酸将残留 的 H F 赶尽 , 之后将高氯酸赶尽 。(2 赶酸不尽对样品测定值的影响 :赶酸过程 是土壤样品前处理中非常重要的步骤 。 对于用火 焰原子吸收法测定铜 、 锌 、 镍 、 铬 、 锰时 , 如果赶酸 不彻底 , 样品的空白值就会偏高 , 导致样品测定值 偏低 。 同时 , 大量酸的存在也会对测试产生干扰 , 严重影响实验效果 , 使实验结果产生误差 。 而对 于用石墨炉测定土壤中的铅和镉时 , 残留的酸对 分析结果的影响更为突出 。 尤其是难赶的高氯酸 对背景值的影响非常大 , 产生的干扰导致 /峰形 0异常 , 背景值高 。 在扣除背景